Sto rokov kvantovej mechaniky: Revolúcia vedy a technológie
Sto rokov kvantovej mechaniky prinieslo revolúciu vo vede a technológii. Od Planckových kvant až po superpozičné počítače, teória mení svet. Einsteinova pochybnosť o „strašidelnej akcii na diaľku“ bola vyvrátená experimentmi.
Kvantová mechanika, jedna z najúspešnejších a zároveň najzáhadnejších teórií v histórii vedy, oslavuje storočnicu. V poslednom prednášaní Royal Institution s Jimom Al-Khalilim sa dozvedáme o jej pôvode, prelomových momentoch a fascinujúcich aplikáciách, ktoré menia náš svet. Od prvých teoretických základov až po moderné technológie – kvantová mechanika je príbeh o neustálom objavovaní a inováciách.
Kľúčové poznatky
- Počiatky v roku 1925: Werner Heisenberg, mladý nemecký vedec, vyvinul matematický rámec kvantovej mechaniky počas pobytu na ostrove Helgoland.
- Kvantová mechanika ako nástroj: Nie je to teória sama o sebe, ale skôr matematický rámec pre pochopenie subatómovej sféry.
- Pionieri a kľúčové koncepty: Max Planck (kvantovaná radiácia), Einstein (fotóny/svetelná kvanta), Niels Bohr (energetické hladiny elektrónov v atómoch) a Louis de Broglie (vlnovo-časticová dualita).
- Einsteinova pochybnosť: Einstein kládol otázky ohľadom úplnosti kvantovej mechaniky, najmä v súvislosti s „strašidelnou akciou na diaľku“ – prepletením.
- Schrödingerova mačka: Myšlienkový experiment ilustrujúci problém merania v kvantovej mechanike – systém existuje vo viacerých stavoch, kým nie je pozorovaný.
- Druhý kvantový pokrok: Nová vlna technológií vychádzajúca z hlbšieho pochopenia kvantových konceptov, ako superpozícia a prepletenie.
Od teoretických základov po praktické využitie
Prednáška sa vracala k počiatkom kvantovej mechaniky, zdôrazňujúc prínos jednotlivých vedcov, ktorí položili základy tohto revolučného odboru. Planckova myšlienka o kvantovaní energie, Einsteinove objavy týkajúce sa svetla a de Broglieho vlnovo-časticová dualita boli kľúčové pre pochopenie správania subatómovej sféry.
Dôležitým momentom bola aj konferencia Solvay z roku 1927, na ktorej sa stretli najvýznamnejší fyzici času a diskutovali o nových objavoch. Einsteinova kritika kvantovej mechaniky, konkrétne jeho pochybnosť ohľadom „strašidelnej akcie na diaľku“ (prepletenia), vyvolala rozsiahlu debatu a viedla k ďalším výskumom.
Schrödingerova mačka je známy myšlienkový experiment, ktorý ilustruje problém merania v kvantovej mechanike. Ukazuje, že systém môže existovať vo viacerých stavoch súčasne (superpozícia) až do momentu, keď je pozorovaný. Prepletenie, termín vymyslený Schrödingerom, popisuje prepojenosť častíc bez ohľadu na vzdialenosť.
Bellova nerovnosť a experimentálne potvrdenie prepletenia
Prednáška sa venovala aj práci Johna Bella, ktorý vyvinul teóriu (Bellovu nerovnosť), ktorá umožnila experimentálne overiť, či je Einsteinova „lokálna realita“ správna alebo či prevláda kvantové prepletenie. Experimenty vykonané Clauserom, Aspectom a Zeilingerom potvrdili porušenie Bellovej nerovnosti, čím sa definitívne dokázala existencia kvantového prepletenia a vyvrátili Einsteinove pochybnosti. Za tento prínos získali títo vedci Nobelovu cenu za fyziku v roku 2022.
Kvantové javy v prírode a technológii
Al-Khalili tiež zdôraznil dôležitosť kvantového tunelovania, javu, keď sa častice dokážu prejsť cez energetické bariéry. Tento jav je nevyhnutný pre jadrovú fúziu na Slnku a zabezpečuje tak jeho energiu.
Prednáška poukazovala na to, že prvá kvantová revolúcia priniesla technológie, ako lasery, tranzistory, počítače, GPS a smartfóny. Teraz sme svedkami druhej kvantovej revolúcie, ktorá sa zameriava na presné atómové hodiny založené na kvantovaných energetických hladinách atómov.
Čaká nás kvantová budúcnosť
Kvantová mechanika prešla dlhou cestou od teoretických úvah až po praktické aplikácie, ktoré ovplyvňujú náš každodenný život. S prichádzajúcou druhou kvantovou revolúciou môžeme očakávať ďalšie fascinujúce objavy a technológie, ktoré zmenia svet tak, ako ho poznáme. Od kvantových počítačov až po kvantové senzory a šifrovanie – možnosti sú neobmedzené.
Je jasné, že kvantová mechanika bude naďalej formovať budúcnosť vedy a technológie a prinášať nám nové pohľady na vesmír okolo nás. Oslava storočnice tejto revolučnej teórie je dôkazom jej trvalého významu a inšpirácie pre ďalšie generácie vedcov.
Zdroje
- Originálne video
- The Royal Institution
- História piatkového večerného prejavu
- twitter.com
- Royal Institution of Great Britain | London
- TikTok – Zataj svoj deň
- Podcast Ri Vedy • Podcast na Spotify pre tvorcov
- Darujte
- Úprava rozhovorov s Ri a moderovanie komentárov
Hodnotenie článku:
Sto rokov kvantovej mechaniky: Revolúcia vedy a technológie
Osoby v článku
Približne 195 gCO₂ bolo uvoľnených do atmosféry a na chladenie sa spotrebovalo 0.98 l vody za účelom vygenerovania tohoto článku.
Komentáre ()